页岩气提取制造技术

本发明专利技术涉及用于穿过位于地质区域内的井孔来提取页岩气的系统和方法。该系统和方法包括被过滤器组件环绕的开采管，其中该开采管穿过不同地质层，例如在下层页岩层上方的透水层。在从页岩层中提取气体的过程中，该过滤器组件可以在被释放的任何污染物进入该透水层之前捕集和过滤出这些污染物。该过滤器组件包括下部可膨胀钟形件和多个过滤器的堆叠安排。可以使用真空来促进过滤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本披露涉及页岩气提取，包括使用液压压裂(水力压裂)的提取技术。专利技术背景页岩气是在页岩地层中可以找到的天然气。为了从页岩地层中提取页岩气，已经使用液压压裂(水力压裂)来辅助释放页岩气，因此可以将其提取到地面上以供使用。液压压裂涉及将压裂流体以高压注入含有页岩气的页岩地层中，该压裂流体可以包括水与砂和其他化学物质的混合物。该液压流体的压力在页岩中造成断裂，页岩打开从而在岩石中产生缝隙。砂(或压裂流体中的其他支撑剂)保持这些缝隙打开，从而使得地层流体(例如页岩气)可以流动穿过断裂的页岩地层。开采管被提供至到达断裂的页岩地层(被称为开采区)，并且接着将页岩气从该开采区穿过该开采管提取到地表。在一些区域中，页岩地层位于透水岩石层下方，该透水岩石层可能包括含水层。出于环境原因，还希望的是减少或最小化对含水层中的水的污染。出于类似原因，还希望减小或最小化对开采区外的任何其他地层或区域的污染。进一步，页岩气的不受控的泄露可能增加温室气体排放。
技术实现思路
在第一方面，本披露提供了一种用于在下层页岩层上方包括透水层的区域内提取页岩气的系统，该系统包括：位于穿过该透水层到达该页岩层的井孔中的开采管；围绕该井孔中的该开采管的至少一部分的过滤装置，其中该过滤装置被提供在该透水层之处和/或下方以便在至少一种污染物进入该透水层之前捕集该污染物。在一种形式中，该污染物包括页岩气。该污染物还可以包括以下化学物质中的一种或多种：氰化物、盐酸、甲酸、硼酸、其他酸、盐酸季铵盐、氯化钠、甲醇、乙醛、石油馏出物、钾、以及偏硼酸盐。在一种形式中，该透水层包括含水层，其中该过滤装置被至少提供在该井孔的、穿过了该含水层的潜水带的区域中。该过滤装置是从该井孔的、穿过了该含水层的潜水带的区域到在该含水层的潜水面上方的区域地定位的。在一种形式中，该井孔穿过了位于该透水层与该页岩层之间的不透层，其中该过滤装置是从该井孔的、穿过了该透水层的区域到该井孔的、穿过了该不透层的区域地定位的。在一种形式中，该系统进一步包括：至少一个过滤器组件，其中该过滤器组件包括：中空管，该中空管被适配成用于接纳该开采管的一部分；以及过滤器部分，该过滤器部分环绕该中空管的面向外的部分并且形成该过滤装置的一部分。在一种形式中，该系统进一步包括在该开采管与该中空管的内表面之间的环形空间内的水泥，其中该水泥辅助固定该过滤器组件和该开采管。在一种形式中，该至少一个过滤器组件包括：在该中空管的第一端处的第一管接头；以及在该中空管的第二端处的第二管接头，其中该过滤器组件的第一管接头与相邻过滤器组件的第二管接头相联接以便使得能够实现多个过滤器组件的端对端联接。在一种形式中，该至少一个过滤器组件被适配成用于接纳围绕该过滤器部分的可移除护套，其中该可移除护套被提供用于在使用之前保护该过滤器部分，并且在使用中该可移除护套被移除以便将该过滤器暴露给该井孔。在另一种形式中，该过滤器部分具有收拢构型和膨胀构型，其中在该收拢构型中该过滤器组件的总直径小于当该过滤器部分处于该膨胀构型时该过滤器组件的总直径，其中该收拢构型辅助将该过滤器组件定位在该井孔中的使用位置。在一种形式中，该过滤器组件被适配成用于在该过滤器部分处于该收拢构型时接纳该可移除护套。在一种形式中，当该过滤器组件处于该使用位置时，处于该膨胀构型的该过滤器部分与该井孔的相邻壁相接触。在一种形式中，该系统进一步包括与该过滤装置定位在一起的至少一个气体或污染传感器，其中来自该气体或污染传感器的数据可以用来推导出该过滤器的污染状态。该气体或污染传感器可以是该过滤器组件的一部分。在另一种形式中，该系统包括位于该过滤装置下方的漏斗，其中该漏斗被提供用于将上升气体朝该过滤装置引导。该漏斗可以包括进口和出口，该出口具有指向该过滤装置的开口，其中该进口具有比该出口的开口更大的开口，并且在使用中该进口指向下，使得在该漏斗下方的上升气体被接收到该进口中并朝该过滤装置被引导到该出口。在该系统的一种形式中，压裂流体被泵送至该页岩层以便压裂该下层页岩层中的页岩从而形成开采区，并且该开采管的一部分位于该开采区处以便提取页岩气。在该系统的一种形式中，该开采管的一部分至少部分地在水平方向上延伸跨过该开采区。在另一种形式中，该系统包括至少一个抽吸管，该至少一个抽吸管具有用于从该开采区去除污染物的至少一个进口，其中该至少一个进口位于该透水层中的含水层的潜水带与该开采区之间。来自该开采区的污染物包括来自该开采区的残余气体中的至少一种、或该压裂流体的至少一种组分或化合物。在一种形式中，该至少一个抽吸管包括产生磁场的材料、或者包括用于产生与该抽吸管相关联的磁场的磁场发生器，并且该压裂流体包括铁磁流体，其中该磁场被提供用于将该压裂流体中的铁磁流体朝该至少一个抽吸管吸引。在一种形式中，该抽吸管的该至少一个进口是在该潜水带与该开采区之间的大致半途定位的。在另一种形式中，该至少一个抽吸管包括多个抽吸管以形成进口阵列，其中该进口阵列是基本上平面的阵列。在一种形式中，该基本上平面的阵列是基本上水平的。在一种形式中，该至少一个抽吸管进一步包括至少一个气体或污染传感器以便检测一种或多种气体或污染物的存在。在另一方面，本披露提供了一种在用于页岩气提取的井下钻孔中的开采管附近捕集至少一种污染物的方法，该井下钻孔穿过透水层到达下层页岩层，该方法包括：在该透水层之处和/或下方提供过滤装置来环绕该井孔中的该开采管的至少一部分以便在至少一种污染物进入该透水层之前捕集该污染物。在一种形式中，该方法进一步包括提供位于该过滤装置下方的漏斗，其中该漏斗将上升气体引导至该过滤装置。在另一方面，本披露提供了一种用于在页岩气提取过程中回收在开采区附近的包括铁磁流体的压裂流体的多种组分的方法，该方法包括以下步骤：在该开采区附近提供至少一个抽吸管，该抽吸管具有产生磁场的材料，或者提供磁场发生器来产生与该抽吸管相关联的磁场；用该磁场将该压裂流体中的铁磁流体朝该至少一个抽吸管吸引；将该铁磁流体抽吸穿过该抽吸管。在另一方面，本披露提供了一种对用于页岩气提取的井下钻孔进行完井的方法，该井下钻孔穿过透水层到达下层页岩层，该方法包括：钻出到达该页岩层的井孔，该井孔的尺寸被确定成用于接纳开采管和过滤装置二者；提供穿过该井孔到达该页岩层的开采管；在该井孔中提供该过滤装置，该过滤装置环绕该井孔中的该开采管的一部分，其中该过滤装置被定位在该透水层之处和/或下方以便在至少一种污染物进入该透水层之前捕集该污染物。在一种形式中，该透水层是含水层，并且该方法进一步包括：提供从该井孔的、穿过了该透水层的区域的所述部分到该含水层的潜水位的该过滤装置。在一种形式中，该井孔穿过了位于该透水层与该页岩层之间的不透层，并且该方法进一步包括：提供从该井孔的、穿过了该透水层的区域到该井孔的、穿过了该不透层的区域的该过滤装置。在一种形式中，该方法进一步包括提供位于该过滤装置下方的漏斗，其中该漏斗将上升气体朝该过滤装置引导。在一种形式中，该过滤装置是至少一个过滤器组件的一部分，该过滤器组件包括：中空管，该中空管被适配成用于接纳该开采管的一部分；以及过滤器部分，该过滤器部分环绕该中空管的面向外的部分，其中可移除护套环绕该过滤器部分并在使用之前保护该过滤器部分，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在下层页岩层上方的包括透水层的区域内提取页岩气的系统，该系统包括：‑位于穿过该透水层到达该页岩层的井孔中的开采管；‑围绕该井孔中的该开采管的至少一部分的过滤装置，其中该过滤装置被提供在该透水层之处和/或下方以便在至少一种污染物进入该透水层之前捕集该污染物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.22 AU 20149019181.一种用于在下层页岩层上方的包括透水层的区域内提取页岩气的系统，该系统包括：-位于穿过该透水层到达该页岩层的井孔中的开采管；-围绕该井孔中的该开采管的至少一部分的过滤装置，其中该过滤装置被提供在该透水层之处和/或下方以便在至少一种污染物进入该透水层之前捕集该污染物。2.根据权利要求1所述的系统，其中该至少一种污染物包括页岩气。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中该污染物选自下组，该组包括：氰化物、盐酸、甲酸、硼酸、其他酸、盐酸季铵盐、氯化钠、甲醇、乙醛、石油馏出物、钾、以及偏硼酸盐。4.根据以上权利要求中任一项所述的系统，其中该透水层包括含水层，其中：-该过滤装置被至少提供在该井孔的、穿过该含水层的潜水带的区域中。5.根据权利要求4所述的系统，其中该过滤装置是从该井孔的、穿过了该含水层的潜水带的区域到在该含水层的潜水面上方的区域地定位的。6.根据以上权利要求中任一项所述的系统，其中该井孔穿过了位于该透水层与该页岩层之间的不透层，其中-该过滤装置是从该井孔的、穿过了该透水层的区域到该井孔的、穿过了该不透层的区域地定位的。7.根据以上权利要求中任一项所述的系统，其中该过滤装置包括：-至少一个过滤器组件，其中该过滤器组件包括：-中空管，该中空管被适配成用于接纳该开采管的一部分；以及-过滤器部分，该过滤器部分环绕该中空管的面向外的部分并且形成该过滤装置的一部分。8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：-在该开采管与该中空管的内表面之间的环形空间内的水泥，其中该水泥辅助固定该过滤器组件和该开采管。9.根据权利要求7或8所述的系统，其中该至少一个过滤器组件进一步包括：-在该中空管的第一端处的第一管接头；以及-在该中空管的第二端处的第二管接头，其中该过滤器组件的第一管接头与相邻过滤器组件的第二管接头相联接以便使得能够实现多个过滤器组件的端对端联接。10.根据权利要求7至9中任一项所述的系统，其中该至少一个过滤器组件被适配成用于接纳围绕该过滤器部分的可移除护套，其中该可移除护套被提供用于在使用之前保护该过滤器部分，并且在使用中该可移除护套被移除以便将该过滤器暴露给该井孔。11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中该过滤器部分具有收拢构型和膨胀构型，其中在该收拢构型中该过滤器组件的总直径小于当该过滤器部分处于该膨胀构型时该过滤器组件的总直径，其中该收拢构型辅助将该过滤器组件定位在该井孔中的使用位置。12.根据权利要求11所述的系统在从属于权利要求10时，其中该至少一个过滤器组件被适配成用于在该过滤器部分处于该收拢构型时接纳该可移除护套。13.根据权利要求11或12所述的系统，其中当该过滤器组件处于该使用位置时，处于该膨胀构型的该过滤器部分与该井孔的相邻壁相接触。14.根据以上权利要求中任一项所述的系统，进一步包括：-与该过滤装置定位在一起的至少一个气体或污染传感器，其中来自该气体或污染传感器的数据可以用来推导出该过滤器的污染状态。15.根据以上权利要求中任一项所述的系统，进一步包括：-定位在该过滤装置下方的漏斗，其中该漏斗被提供用于将上升气体朝该过滤装置引导。16.根据权利要求15所述的系统，其中该漏斗包括：-进口；以及-具有指向该过滤装置的开口的出口，其中该进口具有比该出口的开口更大的开口，并且在使用中该进口指向下，使得在该漏斗下方的上升气体被接收到该进口中并朝该过滤装置被引导到该出口。17.根据以上权利要求中任何一项所述的系统，其中压裂流体被泵送至该页岩层以便压裂该下层页岩层中的页岩从而形成开采区，并且该开采管的一部分位于该开采区处以便提取页岩气，其中该系统进一步包括：-至少一个抽吸管，该至少一个抽吸管具有用于从该开采区去除污染物的至少一个进口，其中该至少一个进口位于该透水层中的含水层的潜水带与该开采区之间。18.根据权利要求17所述的系统，其中来自该开采区的污染物包括来自该开采区的残余气体中的至少一种、或该压裂流体的至少一种组分或化合物。19.根据权利要求18所述的系统，其中该至少一个抽吸管包括产生磁场的材料、或者包括用于产生与该抽吸管相关联的磁场的磁场发生器，并且该压裂流体包括铁磁流体，其中该磁场被提供用于将该压裂流体中的铁磁流体朝该至少一个抽吸管吸引。20.根据权利要求19所述的系统，其中该至少一个进口是在该潜水带与该开采区之间的大致半途定位的。21.根据权利要求19或20所述的系统，其中该至少一个抽吸管包括多个抽吸管以形成进口阵列，其中该进口阵列是基本上平面的阵列。22.根据权利要求21所述的系统，其中该基本上平面的阵列是基本上水平的。23.根据权利要求19至22中任一项所述的系统，其中该至少一个抽吸管进一步包括至少一个气体或污染传感器以便检测一种或多种气体或污染物的存在。24.一种在用于页岩气提取的井下钻孔中的开采管附近捕集至少一种污染物的方法，该井下钻孔穿过透水层到达下层页岩层，该方法包括：-在该透水层之处和/或下方提供过滤装置来环绕该井孔中的该开采管的至少一部分以便在至少一种污染物进入该透水层之前捕集该污染物。25.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：-提供位于该过滤装置下方的漏斗，其中该漏斗将上升气体引导至该过滤装置。26.一种用于在页岩气提取过程中回收在开采区附近的包括铁磁流体的压...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗莫罗·洛伦佐·贝尔塔尼，
申请(专利权)人：安纳斯卡能源有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU